CN108411054A - 一种用于回收高温散料显热的移动床装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于回收高温散料显热的移动床装置，包括移动床；移动床包括炉壁和收料仓；炉壁围绕形成两个对称且上大下小的容置腔；两个容置腔由中间炉墙隔开；容置腔的底部设有收料仓；锥形容置腔的上部布置有稀相区埋管，稀相区埋管的下部设有刮板；刮板的下部布置有布风装置；布风装置与平推刮板之间的空间布置有密相区埋管。该装置克服了渣粒返热、粘结、玻璃体转化率低、余热回收效率低等技术瓶颈，具体料层均匀、利于排渣、热量回收效率高，可有效对粒化高炉渣颗粒的高温显热进行高效回收。

Description

一种用于回收高温散料显热的移动床装置

技术领域

本发明属于高温固体散料余热回收技术领域，特别涉及一种用于对干式离心粒化所产生的半熔融-宽筛分高温渣粒显热进行回收的移动床装置。

背景技术

中国目前是全球最大的钢铁生产国，钢铁产量已连续17年保持世界第一。2016年中国生铁产量达到7亿吨，在冶炼生铁的过程中同时会产生蕴含巨大热量的高炉渣。高炉渣的出炉温度一般在1400～1550℃之间，每吨渣含(1260～1880)×10³kJ的显热，相当于60kg标准煤。在我国现有的炼铁技术下，每生产1吨生铁副产0.3吨高炉渣，以目前我国生铁产量7亿吨进行计算，可折合产生2.13亿吨以上的高炉渣，其显热量相当于1278万吨标准煤。

目前，我国的高炉渣有90％以上采用水淬法制取水渣。水淬渣处理方法主要包括：底滤法、环保底滤法、因巴法、图拉法、拉萨法、名特克法等。然而，传统水淬工艺却存在水耗量高、水渣烘干能耗高、硫化物排放、系统耗电量高等缺点。特别是，水淬法由于工艺限制，未对高炉渣中蕴含的高品质、大数量的余热进行回收。仅在北方地区的冬季，高炉水冲渣产生的70～90℃的低温热水被用来进行供暖，在夏季以及无取暖设备的地区，冲渣水的余热则全部浪费。

综上所述，目前普遍采用的干渣坑冷却法和水冲渣法，不仅浪费了高温液态熔渣所含有的全部高品质余热资源，而且消耗大量水资源，对环境造成严重污染，这些处理方式已不能适应目前钢铁行业节能减排的迫切需求。必须寻求一种高效、无污染的新技术对高炉渣余热资源进行有效回收。离心粒化法以其能源消耗少、粒化效果好、设备简单紧凑和粒径及形貌可控等优势成为最可能代替现有的干渣坑冷却法和水冲渣法的熔渣处理方法。

粒化良好的高炉渣颗粒在2mm左右，存在一个较宽的粒径范围，同时熔渣表面温度在900℃以上，而高炉颗粒的中心仍为熔融状态。采用传统的移动床换热设备容易出现渣粒返热、再融、余热回收效率低、床层分布不均、玻璃体转化率低等问题。

发明内容

本发明的目在于提供一种用于回收高温散料显热的移动床装置，以克服当前高炉渣高品质余热资源浪费严重的问题；本发明装置料层均匀、利于排渣、半熔融渣粒不易返热、热量回收效率高、玻璃体转化率高等特点，可有效应用于回收粒化高炉渣颗粒的高温显热。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种用于回收高温散料显热的移动床装置，包括移动床；移动床包括炉壁和收料仓；炉壁围绕形成两个对称且上大下小的容置腔；两个容置腔由中间炉墙隔开；容置腔的底部设有收料仓；锥形容置腔的上部布置有稀相区埋管，稀相区埋管的下部设有刮板；刮板的下部布置有布风装置；布风装置与平推刮板之间的空间布置有密相区埋管。

进一步的，收料仓底部设有旋转密封阀；收料仓外壁设有击振块。

进一步的，炉壁为冷却壁；冷却壁为盘管冷却壁、膜式冷却壁或者非膜式冷却壁。

进一步的，在移动床上部稀相区，中间炉墙和炉壁之间布置若干层稀相区埋管；移动床下部密相区，中间炉墙和炉壁之间布置若干层密相区埋管。

进一步的，移动床上设有入口环形集箱和出口环形集箱；进入移动床的换热介质首先汇集到入口环形集箱里，然后分配给冷却壁、密相区埋管和稀相区埋管，最后再汇集到出口环形集箱里流出移动床。

进一步的，布风装置位于移动床底部，包括若干布置于收料仓上部的布风风管；布风风管上布置有若干布风风帽。

进一步的，布风装置还包括振动电机、弹簧和钢丝绳；布风风管通过两端软连接炉壁；钢丝绳一端通过弹簧固定连接中间炉壁，另一端连接振动电机；同时振动电机通过钢丝绳连接布风风管，振动电机转动能够通过钢丝绳带动布风风管振动，达到对料层进行疏散的效果。

进一步的，刮板为平推刮板或者旋转刮板。

进一步的，平推刮板包括若干平推刮板风管，平推刮板风管上设有若干平推刮板风帽；若干平推刮板风管间隔排布；平推刮板风管的两端连通侧面风管，侧面风管伸出到移动床炉墙之外和往复电机通过齿轮齿条机构相连；往复电机转动能够带动平推刮板往复水平运动；平推刮板通过往复运动使移动床内的料层保持高度均匀，同时平推刮板上的平推刮板风帽既能够冷却刮板，又能够对移动床上部的高温渣粒进行冷却。

进一步的，旋转刮板设置在移动床的上部；在移动床的中间炉墙和前后炉墙上均设置有旋转轴，旋转轴能够在180°的范围内进行旋转；中间炉墙和前后炉墙旋转刮板安装在旋转轴上，且高度不同；多个旋转刮板能够在180°范围内同时运动以对料位进行平整；旋转刮板上设有若干旋转刮板风帽，用于喷出冷却风对表面的渣粒进行冷却。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明中，在稀相区将设置有埋管受热面。埋管中有冷却介质流动可以改善移动床上部的冷却条件。粒化成型的高炉渣颗粒从粒化仓掉落到移动床内，其尚未完全凝固，渣粒中心仍然为熔融状态。半熔融状态的高炉渣颗粒直接掉落到移动床上，外部渣壳容易破碎，直接导致内部熔融态炉渣将移动床表面糊死。埋管可以有效改善移动床上部的冷却条件，使炉渣可以尽快完全凝固，并提高熔渣的玻璃体转化率。

2、本发明中，移动床料层表面位置设置有刮板，刮板再带通风冷却。刮板有两个作用，一个是均匀料层，使通过料层的风量相对均；另外一个作用是刮板上的风帽喷出的冷却风可以帮助上部渣粒迅速冷却，防止渣粒返热，提高渣粒的玻璃体转化率。

3、本发明中，移动床密相区设置有埋管，其作用是冷却介质通过埋管直接与高温渣粒接触换热，既可以减少余热回收过程中的步骤，减少了风机电耗，直接利用高温渣粒加热换热介质，能源利用效率高，埋管还可以作为风冷的一种补充，提高熔渣的冷却速率，保证其玻璃体转化率，避免出现渣粒返热等现象。

4、本发明中，在移动床底部设置有大间距、可振动的风管及风帽。在移动床侧壁上设置有振打装置。通过振动电机带动风管及风帽的震动和振打装置振打可以达到疏松料层，平均料层的作用。这样既可以减少熔渣返热粘结的可能性，同时可以使熔渣颗粒之间的间隙增大，促进熔渣颗粒的冷却。

5、本发明中，在移动床风帽之下设置有收料仓，收料仓侧面有振动电机，底部设有旋转密封阀。通过调整振动电机的振动频率可以达到疏松料层，平均料层的目的。同时，通过旋转密封阀和振动排料机振动频率的配合可以设置不同的排料速度，以保证移动床内的料层高度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明一种用于回收高温散料显热的移动床装置的剖视图；

图2为移动床中刮板的俯视图；

图3为本发明移动床布风装置俯视图；

图4为本发明的旋转刮板的示意图。

图中：301、出口环形集箱；302、平推刮板；303、稀相区埋管；304、冷却壁面；305、导轨；306、平推刮板风帽；307、滚轮；308、密相区埋管；309、侧壁振打装置；310、入口环形集箱；311、收料仓；312、布风风帽；313、击振块；314、旋转密封阀；315、侧面风管；316、往复电机；317、刮板风帽；318、软连接；319、振动电机；320、布风管；321、弹簧；322、钢丝绳；323、旋转轴；324、旋转刮板风帽；325、旋转刮板。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，本发明一种用于回收高温散料显热的移动床装置，包括移动床；移动床包括冷却壁面304和收料仓311；

冷却壁面304设置于粒化仓下部，用于容置粒化器粒化后的高温熔渣渣粒；冷却壁面304围绕形成两个对称且上大下小的容置腔；两个容置腔由中间炉墙隔开；中间炉墙中设有粒化器安装空间。

锥形容置腔的底部设有收料仓311，收料仓311底部设有旋转密封阀314。收料仓311外壁设有击振块313。

锥形容置腔的上部布置有稀相区埋管303，稀相区埋管303的下部设有刮板；刮板的下部布置有布风装置；布风装置与平推刮板302之间的空间布置有密相区埋管308。

移动床整体可以设计为矩形或者圆形。移动床为上宽下窄的变截面设计，保证冷却风在各料层的流速相对均匀且小于流化风速达到高效稳定的气-固换热效果。

移动床的左右炉墙(冷却壁304)及中间炉墙为垂直炉墙，前后炉墙(冷却壁304)为倾斜炉墙或垂直炉墙，倾斜炉墙与水平面的夹角为60°～90°。

冷却壁304根据实际情况可以布置成盘管冷却壁、膜式冷却壁或者非膜式冷却壁。

经过粒化和初步冷却的高炉渣颗粒从上部的粒化仓落入到移动床，堆积形成料层，在振动排料机的作用下缓慢向下移动，与此同时冷却风通过布风装置从下部喷入，渣粒和风进行逆流换热既能保证换热强度也能充分回收渣粒热量。在移动床的冷却壁面304外侧上装有振打装置309，在装置运行的时候可以连续击打或者间歇击打，保证渣粒不粘壁，不结块。

在移动床上部稀相区，中间炉墙和冷却壁之间布置1～2层稀相区埋管303，汇集到前后炉墙之上。移动床下部密相区，中间炉墙和冷却壁之间布置2～3层密相区埋管308，汇集到前后炉墙之上。同时上述的稀相区埋管303和密相区埋管308也可以从前后炉墙上的冷却壁上拉出，汇集到中间炉墙上。渣粒经过粒化之后为半熔融状态，需要进行快速的冷却，可在稀相区适当布置较多的埋管受热面，保证渣粒的换热强度。不同成分的熔渣导热系数、粘度等物理参数变化较大，可根据移动床空间的限制和炉渣和冷却介质的匹配情况适当调节移动床内的埋管的层数和埋管与水平方向的夹角。移动床内的埋管内可以通入气体、水或者有机介质作为换热介质，以达到较好的渣粒冷却效果。移动床内的埋管可以是圆管、水滴形管道，或者在管道外加防磨套或者防磨瓦，以达到防颗粒磨蚀的效果。

移动床上设有入口环形集箱310和出口环形集箱301。进入移动床的换热介质首先汇集到入口环形集箱310里，然后分配给冷却壁304、密相区埋管308和稀相区埋管303，最后再汇集到出口环形集箱301里流出移动床。

布风装置位于移动床底部，包括若干布置于收料仓311上部的布风风管320；布风风管320上布置有若干布风风帽312。

刮板为平推刮板302或者旋转刮板325，也可以两者同时存在。

请参阅图2所示，用于均匀料层的平推刮板302设置在移动床的上部。平推刮板302包括若干平推刮板风管317，平推刮板风管317上设有若干平推刮板风帽306；若干平推刮板风管317间隔排布；平推刮板风管317的两端连通侧面风管315，侧面风管315伸出到移动床炉墙之外，和往复电机316通过齿轮齿条机构相连。往复电机316转动能够带动平推刮板风管317往复水平运动。平推刮板风管317通过往复运动使移动床内的料层保持高度均匀，同时平推刮板风管317上的平推刮板风帽306既可以冷却刮板，又可以帮助移动床上部的高温渣粒进行冷却。平推刮板302或者旋转刮板323可以进行定期工作或者间歇工作。同时刮板中可以通入冷却风、不通入冷却风或根据渣粒的冷却情况进行风量的调整。

请参阅图3所示，在移动床的底部设置有布风装置。布风装置由软连接318、振动电机319、布风风管320、弹簧321及钢丝绳322组成。布风风管320通过两端软连接炉壁；钢丝绳一端通过弹簧321固定连接中间炉壁，另一端连接振动电机；同时振动电机319通过钢丝绳322连接布风风管320，振动电机319转动能够通过钢丝绳带动布风风管320振动，达到对料层进行疏散的效果，保证熔渣颗粒不粘壁，不结块，同时保证高温渣粒快速冷却。

请参阅图4所示，用于均匀料层的旋转刮板325设置在移动床的上部。在移动床的中间炉墙和前后炉墙上均设置有旋转轴323，旋转轴323可以在180°的范围内进行旋转。中间炉墙和前后炉墙旋转刮板325安装在旋转轴323上，且高度不同。多个旋转刮板325可在180°范围内同时运动以对料位进行平整。同时挂板上的旋转刮板风帽324将喷出冷却风对表面的渣粒进行冷却，以保证熔渣颗粒不粘壁，不结块，同时保证较快的冷却速率。

一种用于回收高温散料显热的移动床装置的工作流程：

经过粒化后的半熔融-宽筛分的高炉渣颗粒进入移动床对称的两部分空间，穿过稀相区埋管303，将一部分的热量传递给稀相区埋管303中的换热介质，同时并且本身得到快速冷却。经过与埋管的换热渣粒的外部渣壳变厚甚至全部凝固。掉落到移动床的料层表面之后，在移动床底部的冷却风和刮板所喷出的冷却风的作用下进一步冷却。熔渣下落过程中，会在移动床中堆积成不均匀的料层，导致熔渣冷却不均匀。刮板往复运动可以将料层推平，保证熔渣料层的均匀性，流过料层各个位置的风量相对均匀。同时刮板上的刮板风帽既可以保证刮板的冷却又可以为上部高温散料提供冷却空气，帮助其冷却。熔渣颗粒移动到密相区埋管308附近，经过与埋管和冷却风的换热，渣粒温度降到较低值，同时完全凝固。由于密相区埋管308的换热，渣粒的玻璃体转化率达到较高的值。移动床侧面设置有振打装置309，收料仓311侧壁设置有击振块313，底部设置有旋转密封阀314。击振块313和侧壁振打装置309以一定的频率击打收料仓311和移动床侧壁上的钢板，旋转密封阀314的开度配合击打的频率和幅度，可以以一定的速度将渣粒排出移动床外。

从粒化仓风机经风道而来的冷却风分两路，一路冷却风通过粒化仓底部布风风管320上的布风风帽312喷入到移动床内，经过与高温渣粒的换热最后汇集排出移动床。另外一路直接通到刮板上的风管中，通过刮板上的刮板风帽喷入移动床的稀相区。两股风均作为冷却介质对渣粒进行冷却。

来自换热介质进入到移动床的入口环形集箱310中，然后被分配给移动床侧壁和前后壁上的冷却壁304中。在中间炉墙上的冷却壁在上升过程中，一部分冷壁管道拉稀成密相区埋管308和稀相区埋管303，汇集到前后墙的冷却壁上。或者移动床中的埋管直接由入口环形集箱310拉出，然后汇集到前后墙冷却壁上。从墙后墙冷却壁、左右墙冷却壁和中间炉墙冷却壁的膜式冷却壁受热面最后汇集到移动床的出口环形集箱上。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述实施方式对本发明已进行了详细的描述，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，包括移动床；移动床包括炉壁和收料仓(311)；

炉壁围绕形成两个对称且上大下小的容置腔；容置腔为矩形或者圆形；两个容置腔由中间炉墙隔开；

容置腔的底部设有收料仓(311)；

锥形容置腔的上部布置有稀相区埋管(303)，稀相区埋管(303)的下部设有刮板；刮板的下部布置有布风装置；布风装置与刮板之间的空间布置有密相区埋管(308)。

2.根据权利要求1所述的一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，收料仓底部设有旋转密封阀；收料仓外壁设有击振块(313)；在移动床的侧壁面上装有振打装置(309)；通过旋转密封阀(314)和击振块(313)的配合能够进行移动床料位的控制。

3.根据权利要求1所述的一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，炉壁为冷却壁(304)；冷却壁(304)为盘管冷却壁、膜式冷却壁或者非膜式冷却壁；炉墙上的冷却壁管道内通入气体、水或者有机介质。

4.根据权利要求1所述的一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，在移动床上部稀相区，中间炉墙和炉壁之间布置若干层稀相区埋管(303)；移动床下部密相区，中间炉墙和炉壁之间布置若干层密相区埋管(308)；移动床内的埋管是由侧墙冷却壁(304)拉稀而成，或者直接从入口集箱(310)拉出；移动床内的埋管倾斜角度为15°～60°。

5.根据权利要求4所述的一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，移动床上设有入口环形集箱(310)和出口环形集箱(301)；进入移动床的换热介质首先汇集到入口环形集箱(310)里，然后分配给冷却壁(304)、密相区埋管(308)和稀相区埋管(303)，最后再汇集到出口环形集箱(301)里流出移动床。

6.根据权利要求1所述的一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，布风装置位于移动床底部，包括若干布置于收料仓(311)上部的布风风管(320)；布风风管(320)上布置有若干布风风帽(312)。

7.根据权利要求6所述的一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，布风装置还包括振动电机(319)、弹簧(321)和钢丝绳(322)；布风风管通过两端软连接炉壁；钢丝绳一端通过弹簧固定连接中间炉壁，另一端连接振动电机；同时振动电机通过钢丝绳连接布风风管，振动电机转动能够通过钢丝绳带动布风风管振动，达到对料层进行疏散的效果。

8.根据权利要求1所述的一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，刮板为平推刮板(302)或者旋转刮板(325)。

9.根据权利要求8所述的一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，平推刮板(302)包括若干平推刮板风管(317)，平推刮板风管(317)上设有若干平推刮板风帽(306)；若干平推刮板风管(317)间隔排布；平推刮板风管(317)的两端连通侧面风管(315)，侧面风管(315)伸出到移动床炉墙之外和往复电机(316)通过齿轮齿条机构相连；往复电机(316)转动能够带动平推刮板(302)往复水平运动；平推刮板(302)通过往复运动使移动床内的料层保持高度均匀，同时平推刮板(302)上的平推刮板风帽(306)既能够冷却刮板，又能够对移动床上部的高温渣粒进行冷却。

10.根据权利要求8所述的一种用于回收高温散料显热的移动床装置，其特征在于，旋转刮板(325)设置在移动床的上部；在移动床的中间炉墙和前后炉墙上均设置有旋转轴(323)，旋转轴(323)能够在180°的范围内进行旋转；中间炉墙和前后炉墙旋转刮板(325)安装在旋转轴(323)上，且高度不同；多个旋转刮板(325)能够在180°范围内同时运动以对料位进行平整；旋转刮板(325)上设有若干旋转刮板风帽(324)，用于喷出冷却风对表面的渣粒进行冷却。